一种激光淬火温度调控系统的制作方法

[0001]
本申请涉及材料表面处理技术领域，特别是涉及一种激光淬火温度调控系统。


背景技术：

[0002]
激光表面淬火是利用激光束照射到工件表面，使表层温度迅速升高至相变点之上(低于熔点)，当激光束关闭后工件表面快速冷却实现材料的相变硬化。
[0003]
在进行激光淬火加工时，淬火温度场是决定淬火质量的关键因素，通过调整激光输出功率可以对淬火温度场进行控制。控制器在得到工件表面的实际温度和目标温度后，根据实际温度和目标温度的大小关系通过导线输出0～5v的电压信号至激光器，使激光器发出激光。控制器与激光器之间通过导线相连，传输的电压信号是一种模拟量，使得激光器的输出功率抗干扰能力弱，进而使得整个系统的抗干扰能力弱。
[0004]
因此，如何增强淬火温度场控制系统的抗干扰能力应是本领域技术人员重点关注的。


技术实现要素：

[0005]
本申请的目的是提供一种激光淬火温度调控系统，以提升激光淬火温度调控系统的抗干扰能力。
[0006]
为解决上述技术问题，本申请提供一种激光淬火温度调控系统，包括用于测量工件表面的实际温度的测温部件，激光器，激光器驱动器，具有lan接口的控制器；
[0007]
所述激光器驱动器通过网线与所述lan接口相连。
[0008]
可选的，所述测温部件为比色高温计，所述比色高温计与所述控制器的串行通信接口相连。
[0009]
可选的，还包括：
[0010]
通过所述串行通信接口与所述控制器相连的温控部件，用于调整所述激光器的温度。
[0011]
可选的，还包括：
[0012]
与所述控制器相连的人机交互设备，用于接收所述工件表面的目标温度，显示和保存所述实际温度。
[0013]
可选的，还包括：
[0014]
与所述控制器相连的数控机床控制器；
[0015]
与所述数控机床控制器相连的电平转换组件和数控机床。
[0016]
可选的，所述数控机床控制器通过串口线与所述控制器相连。
[0017]
可选的，所述串行通信接口为rs485串口。
[0018]
可选的，所述激光器包括十二个光纤耦合输出子激光器和光纤合束器，每个所述光纤耦合输出子激光器输出功率不小于1.3kw。
[0019]
本申请所提供的一种激光淬火温度调控系统，包括用于测量工件表面的实际温度
的测温部件，激光器，激光器驱动器，具有lan接口的控制器；所述激光器驱动器通过网线与所述lan接口相连。
[0020]
可见，本申请中的激光淬火温度调控系统包括测温部件，激光器，激光器驱动器，控制器，且控制器设置有lan接口，激光器驱动器通过网线与lan接口相连，从而使控制器通过网线传输控制信号至激光器驱动器，进而驱动激光器发射激光，即控制器通过lan接口和网线以数字量的形式控制激光器驱动器，使激光淬火温度调控系统的抗干扰能力提高。
附图说明
[0021]
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]
图1为本申请实施例所提供的一种激光淬火温度调控系统的结构框图；
[0023]
图2为本申请实施例所提供的另一种激光淬火温度调控系统的结构框图。
具体实施方式
[0024]
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0025]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
[0026]
正如背景技术部分所述，相关技术中在调整激光输出功率时，控制器与激光器驱动器之间通过模拟电流信号进行通信，使得激光器的输出功率抗干扰能力弱，进而使得整个系统的抗干扰能力弱。
[0027]
有鉴于此，本申请提供了一种激光淬火温度调控系统，请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种激光淬火温度调控系统的结构框图，该系统包括用于测量工件5表面的实际温度的测温部件1，激光器2，激光器驱动器3，具有lan接口41的控制器4；
[0028]
所述激光器驱动器3通过网线与所述lan接口41相连。
[0029]
激光器2正对着工件5表面，用于输出激光照射工件5表面；测温部件1正对着工件5表面，用于获取工件5表面的实际温度，并将实际温度传输至控制器4，进而使得控制器4根据实际温度与工件5表面的目标温度的大小关系通过控制激光器驱动器3的驱动电流来控制激光器2的输出功率，进而调整工件5表面的实际温度至淬火前设定的目标温度。其中，实际温度为工件5表面温度的最高值。激光器驱动器3采用恒流输出的方式通过改变驱动电流调整激光器2的输出功率。
[0030]
可以理解的是，当实际温度高于目标温度时，减小激光器驱动器3的驱动电流；当实际温度低于目标温度时，增大激光器驱动器3的驱动电流；当实际温度等于目标温度时，保持激光器驱动器3的驱动电流恒定。
[0031]
优选地，在调整驱动电流时，调整幅度由实际温度与目标温度的之间的差值按照积分分离pid算法计算。积分分离pid算法是指系统在调整过程中，当实际温度与目标温度的之间的差值超过预设差值阈值时，关闭积分部分作用，只通过p(比例)和d(微分)两个环节的不同组合计算出驱动电流的控制量；当实际温度与目标温度的之间的差值小于预设差值阈值时，打开积分部分作用，利用p(比例)、i(积分)和d(微分)三个环节的不同组合计算出驱动电流的控制量。相较于采用传统的pid算法，采用积分分离pid算法可以有效减小驱动电流调控的偏差，增强系统的稳定性。
[0032]
可选的，在本申请的一个实施例中，所述测温部件1为比色高温计，所述比色高温计与所述控制器4的串行通信接口42相连。
[0033]
比色高温计用于采集工件5表面的实际温度，通过串口线与控制器4的串行通信接口42相连。
[0034]
可选的，所述串行通信接口42为rs485串口。
[0035]
可选的，在本申请的一个实施例中，测温部件1为ccd(charge coupled device，电荷耦合器件)摄像机，用于采集工件5表面图像，并发送工件5表面图像至控制器4，以便控制器4根据工件5表面图像获得工件5表面的实际温度。
[0036]
本申请中的激光淬火温度调控系统包括测温部件1，激光器2，激光器驱动器3，控制器4，且控制器4设置有lan接口41，激光器驱动器3通过网线与lan接口41相连，从而使控制器4通过网线传输控制信号至激光器驱动器3，进而驱动激光器2发射激光，即控制器4通过lan接口41和网线以数字量的形式控制激光器驱动器3，使激光淬火温度调控系统的抗干扰能力提高。
[0037]
请参考图2，图2为本申请实施例所提供的另一种激光淬火温度调控系统的结构框图。在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，激光淬火温度调控系统还包括：
[0038]
通过所述串行通信接口42与所述控制器4相连的温控部件6，用于调整所述激光器2的温度。
[0039]
温控部件6的输出端通过水管连接至激光器2，采用循环水冷却方式，保障激光器2工作时环境温度的稳定性，从而使得激光器2输出光功率稳定。
[0040]
优选地，激光淬火温度调控系统还包括：
[0041]
与所述控制器4相连的人机交互设备7，用于接收所述工件5表面的目标温度，显示和保存所述实际温度。
[0042]
具体的，可以在人机交互设备7中设定目标温度，进而将目标温度传输至控制器4；控制器4在得到实际温度后发送至人机交换设备，以便人机交换设备进行显示和保存。
[0043]
优选地，激光淬火温度调控系统还包括：
[0044]
与所述控制器4相连的数控机床控制器8；
[0045]
与所述数控机床控制器8相连的电平转换组件10和数控机床9。
[0046]
可选的，所述数控机床控制器8通过串口线与所述控制器4相连。具体的，与控制器4的rs485串口连接。电平转换组件10用于实现5v和24v电平相互转换。数控机床9用于承载需要激光淬火的工件5。
[0047]
数控机床控制器8通过串口线接收控制器4的控制指令，并对控制指令进行解析，以控制电平转换组件10进行不同电平间的转换，当电平转换组件10将5v电平转换成24v电
平后，发送转换完成信号至数控机床控制器，数控机床控制器8控制数控机床9工作，以便数控机床9带动工件5进行转动。
[0048]
具体的，数控机床9在接受到数控机床控制器8传递的控制指令后，返回一个应答信号经数控机床控制器8传递至控制器4，同时带动工件5旋转，在旋转满一周时发送停止信号经数控机床控制器8发送至控制器4，以便控制器4控制激光器2停止出光。
[0049]
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，激光器2的输出功率为15kw，为了保证激光器2的输出功率，激光器2采用冗余设计式激光器。可选的，所述激光器2包括十二个光纤耦合输出子激光器和光纤合束器，每个所述光纤耦合输出子激光器输出功率不小于1.3kw。
[0050]
其中，光纤合束器可以实现800μm光纤耦合输出，每个光纤耦合输出子激光器输出激光光斑宽度大于140mm。
[0051]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0052]
以上对本申请所提供的激光淬火温度调控系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。